Resumo em Português:

Resumo No estudo da mecânica Newtoniana o essencial é a compreensão das leis de Newton em profundidade. Se isso acontecer, ficará fácil perceber que todos os outros fenômenos a serem estudados são consequências dessas três leis básicas do movimento formuladas por Isaac Newton. Dentre elas, a primeira lei de Newton, conhecida como lei da Inércia, é a de maior complexidade filosófica e a menos compreendida pelos alunos ao saírem de um curso de física básica. Não é incomum encontrar alunos descrevendo a primeira lei da Newton como um caso particular da segunda lei de Newton, ou princípio fundamental da dinâmica. Esse trabalho tem por objetivo discutir e esclarecer as principais dúvidas e equívocos que surgem ao se estudar a lei da inércia, bem como apresentar uma proposta de apresentação em sala de aula que possibilite uma compreensão mais aprofundada dessa lei.

Resumo em Inglês:

Abstract In the study of Newtonian mechanics, understanding of Newton's laws in depth is essential. If this happens, it will be easy to see that all other phenomena to be studied are consistent with three laws of motion formulated by Isaac Newton. In particular, Newton's first law is that of greater philosophical complexity and less comprehended by students upon leaving a basic physics course. It is not uncommon to find students describing Newton's first law as a particular case of Newton's second law. This paper aims to discuss and clarify the main doubts and misconceptions that arise when studying the law of inertia, as well as to present a proposal of presentation in the classroom that allows for a deeper understanding of this law.

Resumo em Português:

A localização espacial do futuro telescópio James Webb Satellite Telescope (JWST), em uma posição conhecida como L2 em relação ao sistema Sol-Terra, nos remete ao mais celebrado problema da dinâmica, que é o problema de três corpos. Neste trabalho demonstramos o cálculo do posicionamento do telescópio JWST no espaço, cujo lançamento está previsto para ocorrer em 2019. Para isso, consideramos o problema restrito de três corpos, estudando o movimento de grandes massas se movendo sobre atração gravitacional mútua, considerando neste caso que o terceiro corpo (JWST) tem massa desprezível se comparada aos demais. Além de fazer um breve interlúdio histórico, mostramos as forças envolvidas no cálculo da posição do telescópio JWST no espaço, e fornecemos algumas expressões matemáticas simplificadas para tal ponto de Lagrange. Esse estudo envolve o problema da força central explorado em mecânica, o problema dos pontos de lagrange e suas localizações, explorados em astronomia e em dinâmica do sistema solar e a gravitação clássica de Newton.

Resumo em Inglês:

The spatial location of the future James Webb Satellite Telescope (JWST), in a position known as the L2 in relation to the Sun-Earth system, direct us to the most celebrated problem in dynamics, which is the three-body problem. In this work we demonstrate the calculation of the JWST position in space, whose launch is expected to occur in 2019. For this purpose, we consider the body restricted problem, studying the movement of large masses moving over mutual gravitational attraction, considering in this case that the third body (JWST) has negligible mass when compared to the others. In addition to making a brief historical interlude, we show the forces involved in calculating the position of the JWST telescope in space and we provide some simplified mathematical expressions for such a Lagrange point. This study involves the problem of central force explored in mechanics, the problem of lagrange points and their locations, explored in astronomy and dynamics of the solar system and Newton's classical gravitation.

Resumo em Português:

No presente trabalho, apresentamos definições operacionais para as grandezas físicas distância, massa e tempo. Tentativas de formular uma definição operacional bem fundamentada para grandezas físicas foram primeiramente propostas no fim do século 19 por Hermann von Helmholtz e Otto Hölder. O problema consiste em como associar um número (o valor da grandeza) com uma entidade não-numérica (a própria grandeza). O trabalho apresenta uma releitura moderna dos autores mencionados. Parafraseando Feynman no seu clássico trabalho das integrais de caminho, “there is a pleasure in recognizing old things from a new point of view”.

Resumo em Inglês:

In the present paper, we present operational definitions of the physical quantities distance, mass and time. Attempts to formulate a well-based operational definition of physical entities were first proposed in the end of the 19-th century by Hermann von Helmholtz and Otto Hölder. The problem consists in finding how to associate a number (the value of the entity) with a non-numerical entity (the entity itself). The paper presents a modern reading of the above mentioned authors. Paraphrasing Feynman in his classic work on path integrals, “there is a pleasure in recognizing old things from a new point of view”.

Resumo em Português:

Neste simples estudo é mostrado um método alternativo para o problema clássico de se encontrar a velocidade mínima necessária para completar um loop vertical de raio R. Diferentemente da abordagem usual de livros introdutórios de física básica, que se utilizam do conceito de força (normal e peso), neste estudo são utilizados apenas conceitos de cinemática e geometria para encontrar o valor conhecido para a velocidade mínima vmin=gR.

Resumo em Inglês:

In this simple study is presented an alternative method for the classic problem of finding the minimum velocity necessary to complete a vertical loop of radius R. Unlike the usual approaches of introductory textbooks of basic physics, which use the concept of force (normal and weight), in this study only kinematics and geometrics concepts are applied to find the known value for the minimum velocity vmin=gR.

Resumo em Português:

Apresentamos o conceito de um transporte gravitacional como ilustração a um curso introdutório de gravitação. Dois pontos quaisquer da crosta terrestre, a despeito das dificuldades tecnológicas envolvidas, poderiam ser ligados por um túnel através do qual um veículo cairia em queda livre, fazendo uso apenas e tão somente da energia potencial gravitacional. Essa energia disponível está armazenada no campo gravitacional devido à distribuição de massa da Terra. Aperfeiçoamos os cálculos já existentes utilizando distribuições mais realistas, deduzidas a partir de dados experimentais. Esses aperfeiçoamentos conduziram a correções relevantes nos resultados, como por exemplo o tempo de viagem entre dois pontos quaisquer da superfície terrestre.

Resumo em Inglês:

We present the concept of a gravitational transport as an illustration to an introductory course of gravitation. Two points on the upper crust of the Earth, despite the technological difficulties involved, could be connected by a straight tunnel. A vehicle would go in free fall through this tunnel, using for that only the gravitational potential energy. This available energy is stored in the gravitational field due to the mass distribution of the Earth. The current calculations for this problem assume a uniform mass distribution. We present new calculations assuming more realistic non uniform mass distributions, obtained from experimental data. These improvements lead to relevant corrections, e.g., to the time elapsed in a travel between these two places on the Earth surface.

Resumo em Português:

Neste artigo apresentamos a Teoria das C*-Álgebras. Demonstramos dois importantes resultados que são: o Teorema de Gelfand, que associa toda C*-Álgebra Abeliana às funções contínuas sobre um espaço Hausdorff compacto, e o Teorema de Gelfand-Neumark, que relaciona toda C*-Álgebra não Abeliana aos operadores lineares sobre um espaço de Hilbert. Em seguida, mapeamos a Mecânica Clássica dentro da teoria da C*-Álgebra, obtendo uma prescrição algébrica para os estados e às observáveis clássicas. Ao estendermos essa construção para o caso Quântico, preservando a prescrição algébrica e utilizando o Princípio da Incerteza, obtemos que os estados quânticos devem ser descritos por vetores do Espaço de Hilbert enquanto que os observáveis quânticos são os operadores auto-adjuntos sobre este espaço; discutimos brevemente sobre a Álgebra de Weyl.

Resumo em Inglês:

In this paper we present the theory of C*-Algebras. We show two major results that are Gelfand's Theorem, which associates every Abelian C*-Algebra as continuous functions on a compact Hausdorff space, and the Gelfand-Neumark Theorem, which relates all non-Abelian C*-Algebra to linear operators on a Hilbert space. Then we map the Classical Mechanics into the C*-Algebra's theory, obtaining an algebraic prescription for classical states and observables. When we extend this construction to the Quantum case, preserving the algebraic prescriptions and using the Uncertainty Principle, we obtain that quantum states must be described by vectors in a Hilbert space while quantum observables are the self-adjoint operators on this space; we briefly discussed the Weyl's Algebra.

Resumo em Espanhol:

Se revisa el método que usó Thabit para encontrar el área de un segmento de parábola. Para ello, se utilizan los resultados obtenidos rutinariamente en la enseñanza del lanzamiento de proyectiles en un campo uniforme. Este tratamiento enfatiza la relación entre física y matemáticas y también recrea algunos argumentos históricos anteriores a la aparición del cálculo infinitesimal.

Resumo em Inglês:

The Thabit's area formula of a segment of a parabola is reconsidered. Use is made of the properties of the projectile launch describing a parabolic trajectory, as routinely exposed in introductory Physics courses. This treatment emphasizes the relationship between Mathematics and Physics, and it is also a recreation for some historic pre-calculus arguments

Resumo em Português:

Resumo Este trabalho tem como objetivo apresentar a teoria das reações químicas de combustão e plasmas no equilíbrio, tendo em vista aplicações relacionadas com a produção de poluentes e física de plasmas. Primeiramente o problema é definido e duas formulações equivalentes são apresentadas: (i) conjunto de reações químicas e constantes de equilíbrio; (ii) minimização da energia livre de Gibbs. Alguns exemplos são resolvidos utilizando o código CEA - Chemical Equilibrium with Application desenvolvido e disponibilizado pela administração nacional de aeronáutica e espaço dos EUA (NASA). Um dos exemplos consiste na determinação da temperatura adiabática e da composição final resultante da combustão do decano (C10H22) líquido em um motor diesel. Em outro exemplo é explorada a possibilidade de utilizar a mesma abordagem para determinar a composição química de plasmas ideais em misturas de He e H2O. Também é apresentada a formulação geral do problema da evolução temporal da composição química de um meio. Para ilustrar o método, o mecanismo químico de Zeldovich-Keck para descrever a formação do NO é resolvido e aplicado ao problema da poluição de monóxido de nitrogênio produzido por motores à combustão interna. Esses exemplos poderiam inspirar atividades com fins didáticos em cursos de graduação e pós-graduação nas áreas de física e engenharia.

Resumo em Inglês:

Abstract In this work we present the thermochemistry of combustion and ideal plasmas, illustrating it with some examples related to pollutants production in engines and plasma physics. We first define the problem and then present two different but equivalent strategies to solve it: (i) determination of a complete set of chemical reactions, its equilibrium constants and balance equations; (ii) minimization of the Gibbs free energy of the system. Some examples are solved using the code CEA - Chemical Equilibrium with Application developed by NASA, which is available on the web. In one of them the adiabatic temperature and the final chemical composition of decane (C10H22 combustion is determined. In another one we explored the problem of an ideal plasma composed of He and H2O. We also present the general problem of the time development of the chemical composition in a reactive medium. This is illustrated solving the Zeldovich-Keck mechanism for the formation of NO and applying it to the problem of pollution produced by internal combustion engines. These examples may inspire teaching activities in graduation and post graduation courses in Physics and Engineering.

Resumo em Português:

Resumo Nesse trabalho utilizamos o Método das Relações de Recorrência (MRR) para estudar o comportamento de um elétron na presença de um campo magnético uniforme aplicado ao longo do eixo z de um sistema de referência estabelecido. Encontramos que as funções de autocorrelação temporais nas direções x e y, respectivamente Cx(t) e Cy(t), oscilam periodicamente no tempo, enquanto na direção z, a função de autocorrelação temporal, Cz(t), tem valor constante e igual a um, corroborando o resultado esperado de que o spin do elétron precessa em torno da direção de aplicação do campo magnético uniforme e independente do tempo.

Resumo em Inglês:

Abstract We use the Method of Recurrence Relations (MRR) to study the behavior of a single electron in the presence of a uniform magnetic field along the z-direction. We find that the time-dependent autocorrelation functions in the x- and y-directions, Cx(t) and Cy(t), respectively, oscillate periodically in time, while in the z-direction the temporal autocorrelation function Cz(t) has a constant value, corroborating the expected result that the spin precesses about the direction of the applied magnetic field.

Resumo em Português:

Resumo Apresentamos neste trabalho uma revisão pedagógica sobre os números perplexos. O conjunto numérico perplexo, apesar de pouco conhecido, exibe uma álgebra hiperbólica com diversas aplicações na física, por exemplo na Teoria da Relatividade Restrita. Apresentamos a definição de número perplexo, discutimos elementos do cálculo diferencial na variável perplexa e similarmente ao conjunto numérico complexo, definimos as condições de Cauchy-Riemann para a variável perplexa. Aplicamos os resultados para estudar as transformações de Lorentz e a equação de onda no contexto da variável perplexa.

Resumo em Inglês:

Abstract We present in this work a pedagogical review about the perplex number system. Even though it is lesser well known when compared with its counterpart, we mean the well known Complex number set represented by the letter ℂ, the perplex numbers are related with some hyperbolic algebra with several applications specially in Physics, for instance in the Einstein Special Relativity. For these reasons we start the review presenting the main definitions about the Perplex Numbers, then we discuss some differential calculus based on the perplex algebra. Finally we apply the results for the study of Lorentz Transformations and the wave equation also using the perplex variable.

Resumo em Português:

Resumo A Lua traz muita curiosidade para os habitantes da Terra. Diversos mitos e crendices associados ao movimento do astro figuram no imaginário popular, conferindo-lhe um papel que beira o místico e o sobrenatural. Contudo, muitos desses mitos, ou concepções alternativas, são errôneos e persistentes, mas poderiam ser questionados com a simples observação sistemática do nosso único satélite natural. Neste trabalho, o resultado de um projeto que visa auxiliar a elucidação de um dos mitos envolvendo a Lua é apresentado. Mais especificamente, busca-se responder à pergunta de como se comparam suas fases quando observadas de diferentes pontos do globo terrestre. Já que uma imagem vale mais que mil palavras, a questão é abordada através de registros fotográficos de observações da Lua feitas de diferentes latitudes e longitudes do planeta através do projeto Fotos da Lua pelo Mundo. O resultado é conforme o esperado: a fase da Lua é a mesma para qualquer observador, mas o formato percebido muda dependendo da latitude. Ciente de que a abordagem da astrofotografia é muito difícil de ser aplicada na prática em uma sala de aula, propõe-se o uso do programa de computador Stellarium a fim de gerar as imagens que embasam as discussões deste trabalho.

Resumo em Inglês:

Abstract The Moon brings plenty of curiosity to the earth inhabitants for being its only natural satellite. Several myths and beliefs associated to the movement of the star figure in the popular imagination, attributing to it a role that approaches to the mystic and supernatural. However, most of these myths, or alternative conceptions, are wrong and persistent, but could be questioned with the simple systematic observation of our only natural satellite. In this work, the result of a project whose objective is helping to solve one of the myths involving the phases of the Moon is presented. More specifically, it is aimed to answer the question on how the phases can be compared when observed from different points of earth Assuming that a picture is worth a thousand words, it is decided to answer this question through a photographies session on the observations of the Moon done from different latitude and longitude coordinates. The result is as expected: the Moon phase is the same for any observer in the earth, but its observed format changes depending on the latitude. As astrophotography from different points on earth is not an easy approach in classroom, it is proposed the use of the software Stellarium in order to generate the images which are the very basis of the discussions in this work.

Resumo em Português:

Resumo Neste artigo, discutimos a estrutura das leis de movimento da mecânica clássica advinda de hipóteses gerais de simetria do espaço-tempo e do entendimento dessa teoria como sendo uma descrição efetiva para fenômenos macroscópicos. Usando argumentos de análise dimensional inspirados nas técnicas de teoria de campos efetivas, sustentamos em favor da naturalidade das leis de Newton da mecânica clássica.

Resumo em Inglês:

Abstract In this article, we discuss the structure of the laws of motion of classical mechanics derived from general hypotheses of space-time symmetries and the understanding of this theory as an effective description for macroscopic phenomena. Using dimensional analysis arguments inspired in effective field theory techniques, we sustain in favor of naturalness of the Newton's laws of classical mechanics.

Resumo em Português:

Resumo A radiação solar ou irradiância constitui um importante fator que influencia os processos químicos, físicos e biológicos na Terra. Essa radiação emitida por diferentes camadas da atmosfera solar afeta a atmosfera superior e também o clima da Terra. Neste artigo serão descritos os conceitos físicos sobre a irradiância total e irradiância espectral. Essas medidas são fundamentais para a modelagem do clima da Terra. Também alguns modelos utilizados são descritos. A relação entre a irradiância solar e o clima da Terra será discutido.

Resumo em Inglês:

Abstract The solar radiation or irradiance influences chemical, physical and biological processes on the Earth. This radiation emitted from the solar atmosphere through different layers can affect the Earth's upper atmosphere and climate. An overview about the Sun were presented. The physical description of Total Solar Irradiance (TSI) and Solar Spectral Irradiance (SSI) are explained. Some models of irradiance are briefly described. The relationship between the solar irradiance and the Earth's climate were discussed.

Resumo em Português:

Resumo Embora a aproximação sinθ≈θ para determinação do período de um pêndulo simples seja muito bem conhecida e estudada desde o primeiro ano do ensino médio, ela tem bons resultados somente para pequenas amplitudes de oscilações. Já as aproximações para grandes amplitudes de oscilações são praticamente desconhecidas pela grande maioria dos professores e alunos do ensino médio e superior. Então, neste trabalho, nós fazemos uma revisão das principais sugestões de aproximações lineares para grandes amplitudes de oscilações para o cálculo do período de um pêndulo simples e uma comparação entre seus resultados.

Resumo em Inglês:

Abstract Although the sinθ≈θ approximation to calculate the period of a simple pendulum is well-known and studied from the first year of high school, it only has good results for small oscillation amplitudes. Now, the approximations for large oscillation amplitudes are almost completely unknown by the vast majority of theachers and students of high school and of undergraduate. Hence, in this work, we review the main approximation suggestions for large oscillation amplitudes to calculate the period of a simple pendulum and we make a comparison between their results, too.

Resumo em Português:

Resumo A extensão natural do cálculo diferencial, proposta inicialmente em uma troca de correspondências entre l'Hôpital e Leibniz, levou ao conceito de derivada de ordem fracionária. A aplicação da derivada fracionária permite uma melhor descrição da dinâmica de muitos sistemas reais, indo desde biossistemas até mercados financeiros, que apresentam efeitos de memória, dissipação e dimensionalidade fractal. No presente trabalho, os objetivos principais são a apresentação conceitual da derivada fracionária, algumas de suas definições tanto na forma de diferenças finitas de Grünwald-Letnikov quanto nas formas integrais de Riemann-Liouville, para posteriormente aplicá-las a problemas usuais da teoria de circuitos elétricos em circuitos do tipo RC e RL de ordem fracionária.

Resumo em Inglês:

Abstract A natural extension of differential calculus, initially proposed by l'Hôpital in a letter to Leibniz, leaded to the concept of fractional order derivatives. The application of fractional derivatives allows one to correctly describe the dynamics of many real systems, from biosystems to financial markets, where memory effects, dissipation and fractal dimensionality are present. This paper aims to present an overview of fractional derivatives and its representations, both in the form of Grünwald-Letnikov finite differences as well as in the form of Riemann-Liouville integrals, and to apply it in describing RC and RL electrical circuits of fractional order.

Resumo em Português:

Resumo Este trabalho tem como objetivo discutir o comportamento de campos quânticos à temperatura finita. Primeiramente introduziremos os ingredientes relativísticos, quânticos e térmicos de maneira fenomenológica (Planck-Einstein) ao descrever o comportamento das partículas de radiação em equilíbrio com uma cavidade, o celebrado problema do corpo negro. Em seguida, mostraremos que a linguagem implícita do fenômeno físico em questão é uma linguagem de campos escalares não massivos de Klein-Gordon-Fock em (3+1) dimensões em equilíbrio térmico. Com este intuito, estudaremos o problema no formalismo de operadores e, a posteriori, no formalismo de integração funcional via matriz densidade de estados. Além disso, abordaremos o problema em diferentes representações (coordenadas/momento). A conexão entre uma teoria quântica no espaço de Minkowski e uma teoria quântica em equilíbrio no espaço Euclidiano por meio de uma rotação de Wick (tempo imaginário) será mostrada por meio das transformações de similaridade.

Resumo em Inglês:

Abstract The aim of this work is to discuss the behavior of quantum fields at finite temperature. Initially, we will introduce phenomenologically the basic relativistic, quantum and thermal elements (Planck-Einstein), by describing the behavior of radiation in equilibrium with a cavity, the celebrated black body problem. Then, we will show that a proper language for describing this physical phenomena is the language of non-massive scalar fields (Klein-Gordon-Fock) in (3 + 1) dimensions, at thermal equilibrium. For this purpose, we will study the problem in the formalism of operators and a posteriori in the formalism of functional integration, by considering the density matrix of states. In addition, we will approach the problem in different representations (coordinates/momentum). The connection between a quantum theory in Minkowski space-time and a quantum theory in thermal equilibrium in Euclidean space by means of a Wick rotation (imaginary time) will be implemented by means of the appropriate similarity transformations.

Resumo em Português:

Resumo No presente artigo empregaremos a Teoria de Campos Clássicos para abordar o campo eletromagnético e a interação de uma carga elétrica acelerada com esse campo no espaço-tempo de Minkowski. Para tanto, apresentamos primeiramente as propriedades matemáticas do espaço-tempo em questão e as etapas para a obtenção das equações do campo eletromagnético com fonte a partir de uma formulação lagrangeana desse campo. Em seguida, utilizamos o formalismo das funções de Green para encontrar as soluções das equações de campo, desenvolvendo inclusive os passos para a obtenção do propagador de Feynman. Por fim, alcançamos os potenciais de Liénard-Wiechert e as expressões dos campos de radiação elétrico e magnético, apresentando posteriormente o padrão de radiação emitida por uma carga em condição não-relativística, a fórmula da potência de Larmor e sua forma covariante assim como a generalização de Liénard.

Resumo em Inglês:

Abstract In this paper we will use the Classical Fields Theory to address the electromagnetic field and the interaction of an accelerated electric charge with this field in Minkowski spacetime. For this, we first present the mathematical properties of the spacetime in question and the steps to obtain the electromagnetic field equations with source from a lagrangean formulation of that field. Then, we use Green's formalism to find the solutions of the field equations, including the steps to obtain Feynman propagator. Finally, we reach the potential of Liénard-Wiechert and the expressions of the fields of electric and magnetic radiation, presenting later the radiation pattern emitted by a charge in non-relativistic condition, the Larmor formula and its covariant form besides the Liénard's generalization.

Resumo em Inglês:

Abstract This paper reports on the development of a simple organized approach for balancing a given nuclear equation in which all the reactants and products appear explicitly. A novel general algorithm for finding the balanced form of a nuclear equation has been offered for the said purpose. It has been found that, in addition to having the physically admissible balanced form of a nuclear equation, the present scheme gives birth to a lot of other independent balanced forms of the same nuclear equation, each of which, though theoretically possible, corresponds to unphysical equations. In addition to having novelty, the present scheme is expected to have educational value and it might be of didactic interest to physics students.

Resumo em Português:

Resumo Neste artigo, vamos estudar alguns conceitos fundamentais em física de partículas através do estudo detalhado de um processo específico da Eletrodinâmica Quântica (QED): o espalhamento Bhabha em ordem dominante (Leading Order - LO). Este ocorre na interação entre um elétron e sua antipartícula, o pósitron, sendo um dos processos básicos da QED. Nossa escolha em trabalhar este processo deve-se a riqueza de detalhes proporcionada pelas duas possibilidades (canais) de interação, que servem para ilustrar o cálculo da interferência entre as possibilidades. Além disso, esse processo é utilizado para determinar a luminosidade de um determinado colisor, o que garante maior precisão nas medidas de outras grandezas relevantes para a análise das interações entre partículas. Finalmente, comparamos a predição da QED com os resultados do experimento DESY-PETRA-TASSO.

Resumo em Inglês:

Abstract In this article, we will look at some fundamental concepts in Particle Physics through the detailed study of a specific process of Quantum Electrodynamics (QED): the Bhabha scattering. It occurs in the interaction between an electron and its antiparticle, the positron, one of the basic QED processes. Our choice for work this process is due to the wealth of details provided by the two possibilities (channels) of interaction which serve to illustrate the calculation of interference between possibilities. Furthermore, this process is used to determine the luminosity of a particular collider, which ensures greater accuracy in measurements of other relevant quantities for the analysis of interactions between particles. Finally, comparing the QED prediction with the experimental results of the DESY-PETRA-TASSO experiment.

Resumo em Português:

O Exame Nacional do Ensino Médio é o segundo maior exame em larga escala do mundo. No Brasil, o desempenho dos alunos nessa prova é o critério de seleção para cursos em instituições de ensino superior públicas e privadas. A associação entre o desempenho dos estudantes e seu nível socioeconômico nos exames de larga escala é um fator conhecido desde o final da década de 60 por pesquisadores do campo educacional. Com isso, se fazem necessárias pesquisas que busquem encontrar alternativas para minimizar essa associação. Este trabalho apresenta, portanto, uma pesquisa que objetivou analisar as questões de Física do ENEM e encontrar exemplos de itens menos associados com o nível socioeconômico. A utilização de questões com esse perfil na prova do ENEM pode tornar essa seleção mais justa socialmente, afinal, os estudantes não seriam apenas selecionados pelo acúmulo de bens, mas por proficiência em determinada área do conhecimento. Para isso, foi realizada uma Análise Fatorial de Informação Completa (AFIC) do questionário a fim de melhor definir o nível socioeconômico dos alunos participantes do exame. Esse nível socioeconômico foi dividido em sete grupos diferentes que se formaram a partir de uma composição bivariada de capitais econômico e cultural institucionalizado (uma das dimensões do capital cultural bourdieusiano). Em seguida, foram obtidas as médias de acertos nos itens de Física em cada um dos níveis de capital. Os itens com menor variabilidade de proporção de acertos entre os grupos são os que menos se associam com variáveis de contexto. Neste artigo foram identificados e analisados itens com essas características nas provas do ENEM de 2009, 2012 e 2015.

Resumo em Inglês:

The National High School Exam is the second largest large-scale exam in the world. In Brazil, the students’ performance in the test is the main selection criteria to access higher education. The association between student performance and socioeconomic status in large-scale exams has been investigated by researchers in the education field since the late 1960s. To overcome this influence, researchers need find new alternatives. Therefore, this work presents a research that aims to analyze physics questions in ENEM in order to find examples less associated with context variables. The use of questions with low association with socioeconomic status in the ENEM can lead this assessment to be more socially fair, after all, it would select students mostly by proficiency in a certain area of knowledge and not by socioeconomic status. For this, in order to better define the socioeconomic level of the students participating in the exam, we carried out a Full-Information Factor Analysis (FIFA) on the socioeconomic questionnaire. The results of the analysis lead to seven groups of bivariate socioeconomic levels, obtained by the mix of economic and institutionalized cultural capitals (one of the dimensions of bourdieusian cultural capital). Then, we obtained the proportion of correct responses in the physics questions for each of the capital levels. The questions with lower variability in these proportions between groups are the least associated with context variables. In this article, we identified and analyzed items with these characteristics in the 2009, 2012 and 2015 ENEM tests.

Resumo em Inglês:

In this work, an alternative formulation of the laws of refraction of light is presented. The proposed formulation unifies the two established laws of refraction, and it is shown the correspondence between the new and the classic formulations. This new formulation presents a remarkable didactic interest for the conceptual interpretation and resolution of typical problems related to the phenomenon of refraction of light, such as those proposed to students of geometric optics in their first year of college. As an example, this formulation is applied to the resolution of two refraction problems typically assigned to students of such educational level. Results and comments from the students are presented.

Resumo em Português:

Resumo Apresentamos neste trabalho os resultados de uma pesquisa que objetivou estabelecer um conjunto de recomendações para um tratamento didático da Natureza da Ciência, junto a alunos de Física do Ensino Médio. Para esse fim, elaboramos uma unidade de ensino composta por textos sobre o desenvolvimento da Gravitação, com um olhar epistemológico baseado nos elementos da epistemologia de Lakatos, juntamente com apresentações eletrônicas e atividades baseadas nos assuntos trabalhados. Entre nossas constatações, consideramos aspectos relacionados ao uso de textos nas aulas, na apresentação de termos específicos da epistemologia aos alunos, e nas dificuldades enfrentadas tanto pelos alunos quanto pelos professores.

Resumo em Inglês:

Abstract We present in this work the results of a research that aimed to establish a set of suggestions for a didactic treatment of the Nature of Science, with students of physics in High School. To this goal, we developed a teaching unit composed of texts on the development of Gravitation, with an epistemological view based on the elements of Lakatos epistemology, along with electronic presentations and activities based on the subjects studied. Among our findings, we consider aspects related to the use of texts in class, the presentation of specific terms of epistemology to students, and the difficulties faced by both students and teachers when working with the unit.

Resumo em Português:

Resumo A presente pesquisa está centrada no estudo sobre a formação de monitores em espaços de divulgação da Astronomia, tendo como objetivo principal elencar elementos pertinentes à formação de monitores a partir de uma experiência em um observatório astronômico local. Para isso, utilizou-se questionários, entrevistas semiestruturadas e observação das atividades de campo dos monitores, tomando-se como referencial de análise dos dados a Análise de Conteúdo. Dentre os resultados encontrados, percebeu-se o aspecto motivador da monitoria encontrado nas atividades de divulgação, além das experiências oriundas dessa atuação. Foram mapeadas também algumas dificuldades concernentes à interação do monitor com o público e com a equipe, a predominância de uma formação focada na interação entre monitor veterano e monitor novato, além de experiências advindas da prática da monitoria no local, permitindo a delimitação de um conjunto de elementos que viriam a constituir o perfil do monitor nesses locais.

Resumo em Inglês:

Abstract The present research is focused in the study about the training of monitors in communication of astronomy, having as main objective to point relevant elements to the training of monitors from an experience in a local astronomical observatory. For this, we used questionnaires, semi-structured interviews and observation of the field activities of the monitors, taking as a reference the data analysis the content analysis. Among the findings, it was noticed the motivating aspect of monitoring found in outreach activities, in addition to the experiences from this rule. Were also mapped some difficulties concerning the monitor interaction with the public and with the staff, the predominance of training focused on interaction between veteran monitor and beginner monitor, in addition to experiences from the practice of monitoring in place, allowing the delimitation of a set of elements that would constitute the monitor profile in these locations.

Resumo em Português:

Resumo O presente estudo investigou as orientações motivacionais de estudantes do Ensino Médio em relação à disciplina de Física e buscou contribuir com o aprofundamento da discussão acerca da proposição e validação de instrumentos de medidas de variáveis psicológicas. Foi utilizada a Escala de Motivação: Atividades Didáticas de Física (EMADF) para avaliar 1155 estudantes. Foi realizada análise fatorial exploratória seguida de análise estatística descritiva. Foram encontrados cinco fatores que explicam 55,46% da variância total dos dados. Os resultados mostram uma regulação autodeterminada, com alunos majoritariamente motivados intrinsecamente e extrinsecamente por regulação identificada revelando, portanto, uma motivação autônoma ou autodeterminada. Esses resultados revelam um padrão altamente favorável, pois associa-se fortemente a comportamentos de esforço, atenção, persistência, proatividade e emoções mais positivas.

Resumo em Inglês:

Abstract This study investigated motivational orientations of high school students related to Physics and sought to contribute to the deepening of the discussion about the proposition and validation of instruments of measures of psychological variables. The Motivation Scale: Didactic Activities of Physics (EMADF) was used to evaluate 1155 students. An exploratory factorial analysis was carried out followed by descriptive statistical analysis. Five factors explaining 55.46% of the total data variance were found. Results show a self-determined regulation, with students mostly intrinsically and extrinsically motivated by identified regulation, thus revealing an autonomous or self-determined motivation. These results reveal a highly favorable pattern, as it is strongly associated with effort, attention, persistence, proactivity and more positive emotions.

Resumo em Português:

Resumo Descreve-se neste trabalho resultados recentes, obtidos com 32 alunos do Ensino Médio a respeito de concepções alternativas sobre corrente elétrica em circuitos simples. Utilizou-se um teste de 14 itens elaborado no IF-UFRGS e validado após aplicação a alunos de engenharia da mesma universidade, em 1989. No presente experimento, 7 alunos foram selecionados para entrevistas clínicas, a partir do padrão de respostas no teste escrito. Os resultados do teste escrito foram comparados àqueles obtidos na UFRGS e analisados no contexto da literatura internacional pertinente ao tema. Confirmou-se a recorrência de concepções alternativas já amplamente relatada por autores de diversos países em diferentes continentes. As entrevistas clínicas permitiram uma investigação mais detalhada deste fenômeno e sinalizaram a necessidade de novas abordagens didáticas no ensino de circuitos elétricos.

Resumo em Inglês:

Abstract This paper describes recent results obtained with 32 students from the Middle School regarding alternative conceptions about electric current in simple circuits. A 14-item test developed at IF-UFRGS was used and validated after application to engineering students from the same university in 1989. In the present experiment, 7 students were selected for clinical interviews, from the standard of answers in the written test. The results of the written test were compared to those obtained at UFRGS and analyzed in the context of the international literature relevant to the topic. The recurrence of alternative conceptions, as observed in the present investigation, has already been widely reported by authors from different countries on different continents. The clinical interviews allowed a more detailed investigation of this phenomenon and signaled the need for new didactic approaches in the teaching of electrical circuits.

Resumo em Português:

Descreve-se a estrutura, funcionalidades e possibilidades de implementação da versão beta do jogo educacional multiplataforma Em busca do Prêmio Nobel. O jogo se desenvolve em dois ambientes, administrados por um código PHP. O ambiente de aprendizagem consiste em páginas de conteúdo em HTML e mapas conceituais confeccionados com a ferramenta CmapTools. O ambiente de jogo consiste em um banco de dados MySQL, com questões e telas de transição com a participação do Mestre-Orientador, um personagem similar ao Mestre de Jogo ou Narrador nos jogos de RPG. Essa estrutura modular e aberta permite que o jogo seja implementado em qualquer área de conhecimento que se deseje. Basta inserir no ambiente de aprendizagem, as páginas de conteúdo HTML pertinentes ao assunto, e incluir no ambiente de jogo o banco de questões correspondentes e as respectivas telas de transição.

Resumo em Inglês:

It will be described in this paper, the structure, funcionalities and implementation possibilities of a multiplataform game named In search of the Nobel Prize, in its beta version. The learning environment consists of HTML content pages and concept maps elaborated with CmapTools. The game environment consists of a MySQL database with questions and transition screens with the participation of a Master Advisor, a character similar to the Game Master or Narrator in RPG games. This modular and open structure enable the game implementation in several knowledge areas. It is enough to add content pages in the learning environment, as well as the question database and associate transition screens pertinent to the knowledge area.

Resumo em Português:

Resumo Uma justificativa apresentada para a pouca utilização dos experimentos de óptica geométrica nas escolas brasileiras é o elevado custo dos equipamentos necessários para tais estudos. Neste trabalho, descrevemos um iluminador de LEDs de baixo custo que apresenta uma alta performance quando comparado com os iluminadores comerciais para o estudo de lentes esféricas. Associando-se ao iluminador a lente de uma lupa, que pode ser adquirida em loja de materiais de escritório, é possível a conceituação completa da óptica geométrica de lentes esféricas. Como características do novo equipamento, ressalta-se a possibilidade de utilizá-lo em ambientes iluminados, a facilidade no estudo das caracterizações de imagens formadas em sistemas ópticos e a possibilidade de simulação de uma situação real de formação de uma imagem por uma lente. No trabalho, também são apresentados e discutidos exemplos de aplicações do iluminador. Experimentos básicos e fundamentais da óptica geométrica de lentes esféricas são colocados em evidência com este novo equipamento.

Resumo em Inglês:

Abstract A justification presented for the low utilization of geometrical optics experiments in Brazilian schools is the high cost of the equipment required for such studies. In this work, we describe a low-cost LED illuminator that presents a high performance when compared to commercial illuminators for the study of spherical lenses. By associating with the illuminator the lens of a magnifying glass, which can be acquired in an office supply store, it is possible to fully conceptualize the geometrical optics of spherical lenses. Among the characteristics of the new equipment it is emphasized the possibility to use it in illuminated environments, the ease in the study of the characterizations of images formed in optical systems and the possibility of simulation of a real situation of formation of an image by a lens. Examples of applications using the illuminator are also presented and discussed. Basic and fundamental experiments on geometrical optics of spherical lenses are highlighted with this new equipment.

Resumo em Português:

Resumo Neste trabalho apresentamos uma proposta de investigação do comportamento da pressão atmosférica e da temperatura do ar com a altitude, utilizando dados de uma radiossonda lançada por uma Estação Meteorológica de Altitude (EMA). Radiossondas, sensores atmosféricos transportados por balões, são lançados diariamente para medir dados de pressão, temperatura, umidade do ar e vento em diversos níveis da atmosfera. Nesta atividade o professor tem oportunidade de discutir com os alunos vários aspectos do comportamento da atmosfera em altitude. Apresentamos dois exemplos de aplicação utilizando dados de uma radiossonda lançada na EMA do Galeão (Rio de Janeiro). Tais dados podem ser coletados através de um rádio definido por software (RTL-SDR), de fácil aquisição e configuração, ou através de sítios de meteorologia de acesso livre.

Resumo em Inglês:

Abstract In this work we present a proposal to investigate the behavior of atmospheric pressure and air temperature with altitude using data from a radiosonde launched by an Upper-air Meteorological Station. Radiosondes, atmospheric sensors transported by balloons, are launched daily to measure pressure, temperature, humidity and wind data at various levels of the atmosphere. In this activity, the teacher has the opportunity to discuss with students various aspects of the atmospheric behavior at altitude. We present two application examples using data from a radiosonde launched at the Upper-air Meteorological Station of Galeão (Rio de Janeiro). Such data can be collected through software-defined radio (RTL-SDR), easy to acquire and configure, or through free-access meteorological sites.

Resumo em Português:

Resumo O objetivo deste artigo é apresentar a busca de uma relação matemática entre a quantidade de reagentes e a pressão interna em foguetes de garrafa PET adequados ao nível IV da Mostra Brasileira de Foguetes. Inicialmente, foi descrito o dióxido de carbono produzido na reação entre o vinagre e o bicarbonato de sódio, através da equação de Clausius-Clapeyron. Os resultados previstos por esta abordagem não concordaram com os valores experimentalmente obtidos. Posteriormente, adotou-se a equação dos gases de van der Waals para descrever o comportamento do gás. Deste amplo estudo, observou-se que a última abordagem é capaz de descrever o comportamento da pressão no regime entre 0 -- 60PSI. Acima de 60PSI nenhuma das abordagens descreveu a pressão de forma satisfatória. Consequentemente, entendeu-se que o aumento na pressão interna desloca o equilíbrio químico para o lado dos reagentes (Princípio de Le Chatelier) e concluiu-se que é possível obter uma equação empírica, que vincula a quantidade de reagentes e a pressão interna se for adotado um fator de atenuação dependente da pressão no número de mols de gás produzidos. Este estudo pode ser implementado como recurso de integração dos conteúdos abordados no ensino médio nas disciplinas de Física e Química.

Resumo em Inglês:

Abstract The aim of this article is to present the search of a mathematical relation between the amount of reagents and the internal pressure on PET bottle rockets suitable to the level IV of the Brazilian Rocket Exhibition. Initially, it was described the dioxide carbon produced by the chemical reaction between the vinegar and the sodium bicarbonate through Clausius-Clapeyron equation. The predicted results from this approach didn't match from those obtained experimentally. Subsequently, it was adopted the van der Waals gas equation to describe the gas behavior. According to this wide study, it was observed that the last approach is able to describe the pressure behavior in the regime between 0 – 60PSI. Above 60PSI none of the theoretical purposes were able to describe the internal pressure behavior. Consequently, it was understood that the increasing of internal pressure moves the chemical equilibrium to the side of reagents (Le Chatelier's Principle) and it was concluded that is possible to obtain an empirical relation between the pressure and amount of reagents, if it is assumed an attenuation pressure dependent factor in the mols number produced by the chemical reaction. This study can be implemented as an integration resource of the contents approached in high school mainly Physics and Chemistry.

Resumo em Português:

Apresentamos uma revisão sobre a primeira técnica de gravação/reprodução de som e exemplos de transcrições dos principais tipos de suporte físico de gravação fabricados comercialmente entre 1889 e 1929. As transcrições foram realizadas com um aparato que utiliza um mandril acoplado a um motor de passo, uma cápsula fonocaptora na extremidade de um braço giratório, uma interface de áudio e um computador, para transcrever o som registrado em cilindros em um formato digital. Os áudios foram identificados em catálogos e estão disponíveis na web.

Resumo em Inglês:

We present a review of the first sound recording/reproduction technique and examples of transcriptions of the main types of recording media manufactured commercially between 1889 and 1929. The transcriptions were performed with an apparatus using a mandrel coupled to a stepper motor, a pickup phono cartridge at the end of a pivoting arm, an audio interface and a computer, to transcribe the sound recorded on the cylinders in a digital format. The audios were identified in catalogs and are available on the web.

Resumo em Português:

Resumo Apresenta-se neste artigo o tratamento teórico e experimental dado por Millikan à questão do potencial de contato em seus experimentos sobre o efeito fotoelétrico. O prêmio Nobel concedido a Millikan em 1923, teve como motivação seus experimentos que resultaram na medida da carga do elétron (experimento da gota de óleo) e da constante de Planck (experimento sobre o efeito fotoelétrico). A precisão com que Millikan obteve a constante de Planck deve-se à importância que ele atribuiu ao potencial de contato entre dois metais eletricamente conectados. Ao apresentar seus cálculos para o potencial de contato em um dos artigos publicados em 1916, Millikan exibe um resultado sutilmente errado que aparentemente passou despercebido pelos estudiosos do assunto. Em 1921, Millikan corrige o equívoco sem mencionar o erro de 1916. Se este erro não resultou de má digitação, aparentemente não há justificativa plausível para que ele tenha ocorrido.

Resumo em Inglês:

Abstract It will be presented in this paper the theoretical and experimental Millikan's approach to the contact potential question in his experiments about the photoelectric effect. The 1923 Nobel prize won by Millikan, had as motivation his experiments which resulted on the electron charge (oil drop experiment) and Planck constant (photoelectric effect experiment) measurements. The precision with which Millikan obtained the Planck constant is due to the importance Millikan attributed to the contact potential between two electrically connected metals. Presenting his calculations on the contact potential in one of his 1916 papers, Millikan showed one result subtly wrong, apparently not perceived by the scholars of the subject. In 1921, Millikan corrected the erroneous equation without mention the 1916 mistake. If this mistake was not due to bad digitation, apparently there is no plausible justification for their occurency.

Resumo em Português:

Resumo Neste artigo, discutiremos o panorama, que permeia a construção da primeira bateria elétrica, conhecida como a pilha de Volta. A partir de uma visão pautada na vertente historiográfica da História Cultural da Ciência, construímos uma narrativa histórica nos apoiando em fontes primárias e secundárias. Buscamos ressaltar, no século XVIII e início do século XIX, a controvérsia acerca da natureza do fluido animal, a utilização da eletricidade com finalidades medicinais e os aparatos elétricos que emergem nesse período, destacando que a teoria e a prática científica tecem um diálogo complexo de saberes. Salientamos questões inerentes ao contexto sociocultural e às práticas extra-laboratoriais indispensáveis para a construção e estabelecimento do conhecimento científico, tais como os caminhos de difusão e popularização do conhecimento no referido contexto. Ao final, discutimos como o episódio que envolve a construção da pilha de Volta fomenta discussões relevantes sobre a complexidade da construção do conhecimento científico que se mostram de grande potencial para o trabalho em aulas de ciências e em aulas de Física, em especial.

Resumo em Inglês:

Abstract In this paper, the panorama that underpin the construction of the first electric battery, known as the Voltaic pile, will be presented. For this purpose, an historical narrative was constructed from primary and secondary sources, and was inspired by the historiographical strand called Cultural History of Science. Taking the eighteenth and early nineteenth century, we sought to highlight the controversial aspects over the nature of animal fluid, the use of electricity for medicinal purposes and the electrical apparatus that emerged during this period, emphasizing that scientific theory and scientific practices weaves a complex relationship about the construction of knowledge. Thus, we seek show how socio-cultural context and the extra-laboratory practices were indispensable for the construction and establishment of scientific knowledge, such as the ways of spreading and popularizing knowledge in that context. Finally, we present some thoughts upon how the episode involving the construction of the Voltaic pile fosters relevant discussions about the complexity of the construction of scientific knowledge that shows great potential for work in science classes and, more especificaly, in physics classes.

Resumo em Português:

Resumo Sendo um dos pontos centrais dos cursos de mecânica clássica, a lei da conservação do momento angular provê relações simples entre diferentes estados de um sistema com dinâmica rotacional. No entanto, tal abordagem falha em elucidar os processos internos que levam de um estado a outro. Para preencher esta lacuna, fazemos uma análise diferente de situações simples que exibem conservação do momento angular, dando enfoque às forças e torques internos que agem nos sistemas analisados quando estes mudam de estado rotacional. Tal abordagem deve mostrar-se útil para uma compreensão maior da dinâmica observada, especialmente uma vez que as situações abordadas são comuns em demonstrações realizadas em sala de aula.

Resumo em Inglês:

Abstract One of the main points of classical mechanics courses, the conservation law of angular momentum provides simple relations among different states of a system exhibiting rotational dynamics. Nonetheless, such approach fails to elucidate the internal processes that lead from one state to another. Filling this gap, we perform a different analysis of simple situations where angular momentum is conserved, focusing on the internal forces and torques of the analyzed systems when they change their rotational states. Such approach may prove itself useful for a deeper understanding of the observed dynamics, especially since the discussed situations are commonly seen in classroom demonstrations.